JP5642421B2 - 車上で発電する回転センサ - Google Patents

Description

本発明は回転センサに関する。より詳細には、本発明は車輪の回転を検出する回転センサに関し、車輪の回転から車両の速度を求めることができる。

いくつかの回転センサは、車輪又は車輪リム内の構成要素（多くの場合に目標物）と、シャーシ上に配置される他の構成要素（目標物からの情報を処理する）とを含む。回転センサは、目標物がセンサを通過するのにかかる時間を求める。いくつかの技術では、目標物の分離角及び経過時間を用いて、車輪の速度を求める。

回転部材（たとえば、車輪）内又は上にある目標物、及び非回転部材（たとえば、シャーシ）内又は上にある検知素子の場所によって、複数の課題がもたらされる。第一に、構成要素間に相対的な動きがあるので、２つの構成要素間で簡単な有線接続を用いることができない。スリップリング（又は類似のコネクタ）か、又は無線接続のいずれかが用いられなければならない。第二に、多くの場合に、センサ構成要素を配置することによって、それらの構成要素は環境（たとえば、水、雪、冷寒、泥、粉塵、石、岩等）に晒される。また、センサ構成要素は、車両ブレーキからの熱に晒される場合もある。第３の課題は、センサ構成要素に電力を与えることに関する。車両シャーシ上に配置される構成要素は、多くの場合に、車両電源システムに接続することができる。しかしながら、回転する構成要素上に配置されるセンサ素子に電力を与えることは難しい。なぜなら、上述したように、回転する構成要素（たとえば、センサ目標物）と静止している構成要素（たとえば、車両電源システム）との間で簡単な有線接続を用いることができないためである。現在、車両電源システムから回転するセンサ素子に送電する必要がないようにするために、多くのセンサ構成要素はバッテリで駆動される（車両バッテリとは別のバッテリによる）。車両製造業者の目標を達成するために、そのような素子は、１００，０００マイル又は１０年間にわたって動作しなければならない。しかしながら、多くのバッテリは、この要件を満たすことはできない。

これらの不都合のうちの少なくともいくつかを克服するために、本発明人らは、回転センサが完全に車輪内に配置される技術を開発した。その回転センサは、充電式電源（たとえば、変換装置及びバッテリ）と、蓄電デバイスを再充電する車上発電機とを備える。蓄電デバイスは、マイクロプロセッサ及び無線送信機に電力を与える。その回転センサは、電力を必要とする検知素子を含まない。そうではなく、その回転センサは発電素子を含み、その発電素子は、曲げのような機械的な変形を受けるときに電圧又は信号を生成する。マイクロプロセッサは、発電素子によって生成される信号を受信する。その発電素子は、２つの機能を有し、検知素子としての役割も果たす。マイクロプロセッサは、発電素子からの信号を処理して、回転情報を求める。最終的に、この情報を用いて、車両速度が求められる。発電デバイスからの信号は、充電式電源にも与えられる。

一実施の形態では、本発明は、車輪のリム上に取り付けられるように構成される回転センサを提供する。該回転センサは、車輪のリムの周囲に合うようなサイズ及び形状を有するバンドを備える。第１の素子、第２の素子及びプロセッサがバンド上に取り付けられる。第１の素子は、回転運動に応答して、第１の時変電気信号を生成する。第２の素子は、回転運動に応答して、第２の時変電気信号を生成する。プロセッサは、第１の時変電気信号及び第２の時変電気信号を受信し、該第１の時変電気信号及び該第２の時変電気信号を処理して、回転速度を求める。回転センサは、第１の時変電気信号及び第２の時変電気信号を受信する充電式電源も備える。該充電式電源は、第１の時変電気信号及び第２の時変電気信号のうちの少なくとも一部を消費して該充電式電源を再充電する。電源はまた、電力信号をプロセッサに出力する。

別の実施の形態では、本発明は、車両の車輪の回転速度を求めるための回転検知システムを提供する。その回転検知システムは、車両に対して回転する車輪を備え、車輪はリムを備える。リムは、内側表面及び外側表面を有する概ね円筒形の形状を成し、概ね円形の断面エリアを有し、概ね円形の断面エリアの概ね中心を通り抜ける軸を中心にして回転するように動作することができる。タイヤがリムを包囲し、タイヤ及びリムは、その間に気密空間を形成する。また、その回転検知素子は、リムの外側表面に結合され、気密空間内に配置される回転センサも備える。その回転センサは、２つの検知素子（第１の素子及び第２の素子）を備える。各素子は、リムの外側表面上に配置され、車輪の回転に応答して、時変電気信号を生成する。プロセッサが、それらの素子から、時変信号を受信し、その時変信号を処理して、回転速度を求める。また、その回転検知システムは、プロセッサに電力を与える充電式電源も備える。充電式電源は、蓄電デバイスの形をとるか、又は蓄電デバイスを含み、第１の時変電気信号及び第２の時変電気信号を受信して、蓄電デバイスを再充電する。

別の実施の形態では、本発明は、車両の車輪の角速度を検知する方法を提供する。該方法は、車輪の回転に応答して第１の素子を用いて第１の時変信号を生成すること、車輪の回転に応答して第２の素子を用いて第２の時変信号を生成すること、第１の時変信号及び第２の時変信号のうちの少なくとも一方を充電式電源に与えることであって、該充電式電源を再充電する、与えること、第１の時変信号及び第２の時変信号をプロセッサに与えること、プロセッサに電力信号を与えること、及び第１の時変信号及び第２の時変信号を比較することであって、該第１の時変信号と該第２の時変信号との間の差を求め、該差は、車輪の回転速度を少なくとも部分的に指示する、比較することを含む。

本発明の他の態様は、詳述される説明及び添付の図面を検討することによって明らかになるであろう。

リム上に回転センサを取り付けるための１つの機構を示す車輪の組立分解図である。 回転センサを図示する、図１の車輪の断面図である。 図２の回転センサのための回路の一実施形態を示す概略図である。 図２の回転センサと共に用いられる場合がある回路の第２の実施形態を示す概略図である。 リム上の検知素子の４つの取り得る位置を示す概略図である。 検知素子から受信される信号を処理するためにプロセッサが用いることができる論理の一実施形態のフローチャートである。 図６に続くフローチャートである。

本発明の任意の実施形態が詳細に説明される前に、本発明が、その用途において、以下の説明において記述され、添付の図面において示される構成の細部及び構成要素の配列には限定されないことは理解されたい。本発明は、他の実施形態を受け入れる余地があり、種々の方法において実施又は実行することができる。

図１は、リム１４を有する車輪１０の組立分解図である。リム１４は、該リム１４に取り付けられるタイヤ１８を有するように設計される。タイヤ１８が決められたようにリム１４に取り付けられるとき、タイヤ１８とリム１４との間に環状の空間が作り出される。リム１４とタイヤ１８との間にある空間内で、回転センサ１９がリム１４に取り付けられる。図３を参照することによって最もよくわかるように、回転センサ１９は、複数の検知素子２６、３０、３４及び３８と、マイクロプロセッサ４２と、充電式電源４６と、無線送信機５０とを備える。

図１に戻ると、回転センサ１９の構成要素は、リム１４に合わせて装着されるバンド２２に取り付けられ、固定されて、回転センサ１９がリム１４に対して動くのを概ね防ぐ。バンド２２は、弾性材料、金属、プラスチック等から形成することができる。バンド２２は、たとえば、接着剤によって、若しくはリム１４の周囲でバンド２２を締め付けることによって、若しくはその両方の組み合わせによって、又は他の適当な手段によって適所に固定することができる。他の実施形態では、回転センサ１９はバンド２２を含まない場合があり、構成要素は、たとえば、はんだ付け、接着剤、ピン又は他の適当な手段を介して、リム１４に直に取り付けられる場合がある。

回転センサ１９は、たとえば、リムの周囲で締め付けることができ、且つリムから緩めることができるバンド２２によって、リム１４に対して容易に着脱できるように構成されることが好ましい。適当なバンド２２は、たとえば、マジックテープ（登録商標）で固定することができるか、又は手工具で締め付けること、若しくは緩めることができる他の締結具で固定することができる。こうして、リム１４及びタイヤ１８が車両の寿命中に取り替えられるとき、回転センサ１９は、バンド２２を緩めることによって、リム１４から取り外すことができる。その後、バンド２２及び回転センサ１９は、新たなリムの周囲に配置され、締め付けられて、新たなタイヤがリムに取り付けられる前に回転センサを適所に固定することができる。種々の設計及びサイズにおいて入手することができる種々のアフターマーケットリム及びタイヤに起因して、元のリム１４から取り外して、所望のアフターマーケットリムに取り付けることができるように、取外し可能に取り付けられる回転センサ１９が望ましい。

上記で言及されたように、回転センサ１９は複数の検知素子を備え、図３に示される実施形態では、センサは、４つの素子２６、３０、３４及び３８を備える。検知素子２６、３０、３４及び３８は、変形するときに電圧を生成する圧電素子である。電圧の大きさは、圧電素子２６、３０、３４及び３８の変形の量と共に変化する。生成される電圧の極性は、変形の方向と共に変化する。圧電素子２６、３０、３４及び３８が時間と共に変化する変形を受ける場合には、生成される電圧は、時間と共に変化する場合がある。したがって、時間と共に変化することによって、リム１４についての情報（後にさらに詳細に説明されるように、リムに作用している力等）が与えられる場合があるので、時間と共に生成される電圧は、情報信号と呼ばれる場合がある。他の実施形態では、回転センサ１９は、わずか２つほどの検知素子を備える場合があるか、又は５つ以上の検知素子を備える場合がある。回転センサ１９は、リム１４の外周に沿って互いに反対側に配置される偶数の検知素子を備え、素子対を特定できるようにすることが好ましい。たとえば、図５に示されるように、第１の検知素子２６及び第３の検知素子３４が１つの検知対を形成し、第２の検知素子３０及び第４の検知素子３８が第２の検知対を形成する。

マイクロプロセッサ４２は、検知素子２６、３０、３４及び３８から情報信号を受信し、処理する。マイクロプロセッサ４２は、図６〜図８に示されるような所定の論理に従って、情報信号を処理し、車輪１０についての情報を求め、その情報を用いて車輪速度を求めることができる。本実施形態では、マイクロプロセッサ４２は、車輪１０が４分の１回転（９０度回転）する毎に車輪速度を求める。

図４を参照することによって最もよくわかるように、充電式電源４６（それは、充電式バッテリのような蓄電デバイスの形をとることができる）がマイクロプロセッサ４２に接続され、マイクロプロセッサ４２に電力を与える。各検知素子２６、３０、３４及び３８は、バッテリ４６及びマイクロプロセッサ４２間に並列に接続される。バッテリ４６は、検知素子２６、３０、３４及び３８によって生成される信号を受信し、その信号を用いて、バッテリ４６を再充電するように構成される。いくつかの実施形態では、検知素子２６、３０、３４及び３８によって生成される信号は、図４に示されるように、調整回路（たとえば、整流ダイオード６６、７０、７２及び７６）において処理され、その後、バッテリ４６に電力信号として与えられる。したがって、回転センサ１９が動作するのに付加的な電源は不要である。バッテリ４６は、センサ１０の通常の使用中に再充電される場合がある。

図３に示されるように、無線送信機５０が車両の車両電子制御ユニット（ＥＣＵ）６２と通信する。マイクロプロセッサ４２は、検知素子２６、３０、３４及び３８から受信される情報信号を処理し、車輪速度を求める。送信機５０は、受信機５８と無線で通信し、車両ＥＣＵ６２に車両速度を送信する。ＥＣＵ６２は、速度計、車両安定制御システム、及びトラクションコントロールシステムのような他のシステム内で車輪速度情報を使用する場合がある。送信機５０は、回転情報を必要とする他のデバイスにも出力信号を送信することができる。

図５は、リム１４上の検知素子２６、３０、３４及び３８の配置を概略的に示す。便宜的に、検知素子２６、３０、３４及び３８の位置は、０度、９０度、１８０度及び２７０度と呼ばれる。たとえば、位置Ａにおいて、第１の検知素子２６は０度であり、第２の検知素子３０は９０度であり、第３の検知素子３４は１８０度であり、第４の検知素子３８は２７０度である。位置Ｂでは、車輪（すなわち、タイヤ１８及びリム１４）は、位置Ａに対して、時計回りに９０度だけ回転している。位置Ｃでは、車輪は、位置Ａに対して、時計回りに１８０度だけ回転している。位置Ｄでは、車輪は、位置Ａに対して、時計回りに２７０度だけ回転している。このようにして、各検知素子２６、３０、３４及び３８は、位置Ａから位置Ｂまで、位置Ｂから位置Ｃまで、位置Ｃから位置Ｄまで、そして位置Ｄから位置Ａまで、時計回りに９０度だけ回転する。

各検知素子２６、３０、３４及び３８によって生成される信号は、検知素子の位置と共に変化する。図５に示される矢印Ｇの方向において、タイヤ１８、リム１４及び検知素子２６、３０、３４及び３８に重力が作用する。車輪１０が静止しており、位置Ａにあるとき、第１の検知素子２６は水平に向けられており、それにより、重力が第１の検知素子２６をリム１４の中心に向かって曲げ、それにより、検知素子２６は正の電圧を出力する。第３の検知素子３４も水平に向けられており、重力に起因してリム１４の中心から離れる方向に曲がり、負の電圧を出力する。第２の検知素子３０及び第４の検知素子３８は垂直に向けられており、第２の検知素子３０又は第４の検知素子３８はいずれも重力によって曲がらないので、第２及び第４の検知素子３０及び３８は概ね０の電圧を出力する。

車輪１０が回転するとき、検知素子２６、３０、３４及び３８は図５Ｂの位置Ｂに示されるように配置される。この位置では、第４の検知素子３８は正の電圧を出力し、第２の検知素子３０は負の電圧を出力し、第１の検知素子２６及び第３の検知素子３４は概ね０の電圧を出力する。同様に、車輪１０がさらに９０度回転するとき、検知素子２６、３０、３４及び３８は位置Ｃにおいて示されるように配置され、さらに９０度回転した後に、検知素子２６、３０、３４及び３８は位置Ｄにおいて示されるように配置される。一般的に（そして、重力のみを考慮するとき）、０度の位置にある検知素子は正の電圧を出力し、１８０度の位置にある検知素子は負の電圧を出力し、９０度及び２７０度の位置にある検知素子は概ね０の電圧を出力する。したがって、車輪１０が回転するのに応じて、検知素子２６、３０、３４及び３８の出力が変化する。後にさらに詳細に検討されるように、重力以外の力が検知素子２６、３０、３４及び３８に作用する場合もある。

車輪１０の回転中に、検知素子２６、３０、３４及び３８に遠心力が加えられ、検知素子２６、３０、３４及び３８の出力を変更する。運転中に、他の事象によって、検知素子２６、３０、３４及び３８に他の力が加えられる場合もある。隆起した部分を走行すること、制動、加速、衝突等の結果として、力が生成される場合がある。後に検討されるように、これらの事象は、マイクロプロセッサ４２によって受信される情報信号に影響を及ぼし、信号の処理中に考慮に入れられる。

図６及び図７は、検知素子２６、３０、３４及び３８から受信される信号から、車輪速度を毎分回転数（ｒｐｍ）単位で求めるために、マイクロプロセッサ４２によって用いられる論理の一例を示す。一般的に、マイクロプロセッサ４２は、リム１４が９０度だけ回転したこと、及び秒（ｓｅｃ）単位の関連する経過時間を検出する。その情報から、マイクロプロセッサ４２は、以下の式を用いて、車輪速度を計算する。

車輪速度（ｒｐｍ）＝６０／４（経過時間（ｓｅｃ）） 式１
簡単にするために、０度位置に向けられる検知素子によって生成される重力に起因する出力電圧は、＋１ｇの任意値を割り当てられ、１８０度位置に向けられる検知素子によって生成される重力に起因する出力電圧は、−１ｇの任意値を割り当てられる。９０度及び２７０度位置に配置される検知素子は、重力に起因して、０ｇの値を割り当てられる電圧を出力する。車輪１０が回転し、それにより検知素子がそれぞれさらに大きな負の電圧を出力するとき、径方向外側の方向に向かって、検知素子上に、車輪の回転に起因する遠心力が概ね均等に加えられる。

図６及び図７は、マイクロプロセッサ４２によって用いられる論理を示す。当然、他の実施形態では、マイクロプロセッサ４２は異なる論理を使用することができる。図６及び図７に示される論理は、例示するために用いられ、本発明を限定することは意図していない。

図６のブロック又はステップ１００において、マイクロプロセッサ４２は、検知素子２６、３０、３４及び３８に対応する情報信号を受信し、情報が受信されるときの現在時刻ｔ_ｎを記録する。現在時刻ｔ_ｎは、マイクロプロセッサ４２の内部クロックに対応する。

ブロック又はステップ１０４において、マイクロプロセッサ４２は、検知素子２６、３０、３４及び３８に対応する情報信号を値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４にそれぞれ変換し、各値はｇの単位を有する。したがって、Ｓ１は、ｇの単位の検知素子２６に対応する情報信号を表し、Ｓ２は、ｇの単位の検知素子３０に対応する情報信号を表し、Ｓ３は、ｇの単位の検知素子３４に対応する情報信号を表し、Ｓ４は、ｇの単位の検知素子３８に対応する情報信号を表す。

値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４から形成することができる６つの取り得る対が存在する。各対の値間の差の絶対値がブロック又はステップ１０８において計算され、それは｜Ｓ１−Ｓ３｜、｜Ｓ２−Ｓ４｜、｜Ｓ１−Ｓ２｜、｜Ｓ１−Ｓ４｜、｜Ｓ３−Ｓ２｜及び｜Ｓ３−Ｓ４｜を含む。それらの絶対値は、第１のグループ及び第２のグループに細分することができる。第１のグループは互いに反対側に位置する、すなわち１８０度だけ離れて位置するセンサに対応する値を含む。したがって、第１のグループは絶対値｜Ｓ１−Ｓ３｜及び｜Ｓ２−Ｓ４｜を含む。第２のグループは、他の対の値、すなわち絶対値｜Ｓ１−Ｓ２｜、｜Ｓ１−Ｓ４｜、｜Ｓ３−Ｓ２｜及び｜Ｓ３−Ｓ４｜を含む。

或る時点において、車輪１０の水平加速度が存在しないときに、第２のグループの絶対値が全て互いに等しいことが実験によって確かめられた。しかしながら、車輪１０が水平加速度を受けるとき、第２のグループの絶対値が互いに全て等しいとは限らない。より具体的には、｜Ｓ１−Ｓ２｜及び｜Ｓ３−Ｓ４｜は互いに等しく、｜Ｓ１−Ｓ４｜及び｜Ｓ２−Ｓ３｜は互いに等しいが、｜Ｓ１−Ｓ２｜及び｜Ｓ３−Ｓ４｜の値とは異なる。したがって、ブロック又はステップ１１２において、第２のグループの絶対値｜Ｓ１−Ｓ２｜、｜Ｓ１−Ｓ４｜、｜Ｓ３−Ｓ２｜及び｜Ｓ３−Ｓ４｜が互いに比較され、水平加速度が存在するか（ブロック又はステップ１１６）、存在しないか（ブロック又はステップ１２０）を判断する。車輪１０が水平加速度を受けないとき、マイクロプロセッサ４２はしきい値ＴＨを２｜Ｓ１−Ｓ２｜ｇと定義する。

車輪１０が、垂直加速度を全く受けることなく、水平加速度を受けるとき、０度及び１８０度位置に配置されるセンサに対応する値には影響を及ぼさない。したがって、０度及び１８０度位置に配置されるセンサに対応する値間の差の絶対値は２ｇに等しい。たとえば、回転センサ１９が図５の位置Ａにおいて示されるように向けられるとき、且つ各検知素子２６、３０、３４及び３８がｇ（Ｃｇ）の単位の遠心力を受けるものと仮定すると、マイクロプロセッサ４２は、ブロック又はステップ１０４において、情報信号を、第１の検知素子２６に関して（１−Ｃ）ｇに変換し、第３の検知素子３４に関して（−１−Ｃ）ｇに変換する。その際、第１の検知素子２６と第３の検知素子３４との間の差の絶対値は、｜Ｓ１−Ｓ３｜＝｜（１−Ｃ）ｇ−（−１−Ｃ）ｇ｜＝２ｇに等しい。検知素子２６、３０、３４及び３８のそれぞれが受ける遠心力Ｃｇの大きさに関係なく、０度及び１８０度位置に配置される検知素子間の差の絶対値は概ね２ｇに等しい。

しかしながら、車輪１０が水平及び垂直の両方の加速度を受けるとき、値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４は全て影響を及ぼされ、０度及び１８０度位置に配置されるセンサに対応する値は２ｇに等しくない。したがって、ブロック又はステップ１２８において、マイクロプロセッサ４２は、第１のグループの値を比較して、垂直方向の動きがあるか否かを判断する。具体的には、マイクロプロセッサ４２は、｜Ｓ１−Ｓ３｜＝２ｇであるか否か、又は｜Ｓ２−Ｓ４｜＝２ｇであるか否かを判断する（ブロック又はステップ１２８）。垂直加速度が検出されないとき（ブロック又はステップ１３２）、マイクロプロセッサ４２は、しきい値ＴＨを２ｇに等しいと定義する。マイクロプロセッサ４２が、垂直加速度が存在するものと判断する場合には（ブロック又はステップ１４０）、マイクロプロセッサ４２は、所定の１組の値を計算し、比較して、適当なしきい値を求める。

所定の１組の値が実験によって求められ、以下の８つの値：２｜Ｓ１−Ｓ２｜±｜Ｓ２−Ｓ４｜、２｜Ｓ１−Ｓ４｜±｜Ｓ２−Ｓ４｜、２｜Ｓ１−Ｓ２｜±｜Ｓ１−Ｓ３｜、２｜Ｓ１−Ｓ４｜±｜Ｓ１−Ｓ３｜を含む。ブロック又はステップ１４４において、マイクロプロセッサ４２は、それらの結果から等しい値対を特定する。特定された等しい値対の中から、マイクロプロセッサ４２は、最も大きな絶対値を特定し（ブロック又はステップ１５２）、それをしきい値ＴＨに割り当てる（ブロック又はステップ１５４）。

ブロック又はステップ１５８において、マイクロプロセッサ４２は、｜Ｓ１−Ｓ３｜＝ＴＨであるか否かを判断する。｜Ｓ１−Ｓ３｜＝ＴＨである場合には、マイクロプロセッサ４２は、Ｓ１に対応する検知素子及びＳ３に対応する検知素子が０度及び１８０度位置に配置されるものと仮定する。｜Ｓ１−Ｓ３｜＝ＴＨでない場合には、マイクロプロセッサ４２は、｜Ｓ２−Ｓ４｜＝ＴＨであるか否かを判断する（ブロック又はステップ１６６）。｜Ｓ２−Ｓ４｜＝ＴＨでない場合には、値Ｓ１及びＳ３に対応する検知素子、値Ｓ２及びＳ４に対応する検知素子がいずれも０度及び１８０度位置にない。したがって、マイクロプロセッサ４２は、誤りがあるものと判断し、受信された情報信号を無視する。｜Ｓ２−Ｓ４｜＝ＴＨである場合には、マイクロプロセッサ４２は、値Ｓ２及びＳ４に対応する検知素子が０度及び１８０度位置にあることがわかる。

マイクロプロセッサ４２が、値Ｓ１及びＳ３に対応する検知素子が０度及び１８０度位置に配置されるか否かを判断するか（ブロック又はステップ１６２）、又は値Ｓ２及びＳ４に対応する検知素子が０度及び１８０度位置に配置されるか否かを判断した（ブロック又はステップ１７４）後に、マイクロプロセッサ４２は、ブロック又はステップ１７８において示されるように、車輪が９０度回転したか否かを判断する。マイクロプロセッサ４２は、現在の状態と以前の状態とを比較し、車輪１０が９０度回転したか否かを判断する。車輪１０が９０度回転していなかった場合には、そのデータは破棄される。車輪１０が９０度回転した場合には、マイクロプロセッサ４２は、経過時間ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１を計算する。ただし、ｔ_ｎ−１は一方の検知素子が０度及び１８０度位置にある時間であり、ｔ_ｎは、他方の検知素子が０度及び１８０度位置にある時間である（ブロック又はステップ１８６）。マイクロプロセッサ４２は、経過時間及び式１を用いて、ブロック又はステップ１９０において示されるように、現在の時間期間の車輪速度を計算する。車輪速度は、さらに処理するために、上記で説明されたように、車両ＥＣＵ６２又は他の車両システムに無線で送信される。

このように、本発明は、中でも、車両に取り付けられる車輪１０についての回転情報を求める回転センサを提供する。本発明の種々の特徴及び利点が、以下の特許請求の範囲において記述される。

Claims (18)

1. 車輪のリム上に取り付けられるように構成される回転センサであって、該回転センサは、
   前記車輪の前記リムの周囲に合うようなサイズ及び形状を有するバンドと、
   前記バンド上に取り付けられ、回転運動に応答して、第１の時変電気信号を生成する第１の素子と、
   前記バンド上に取り付けられ、前記回転運動に応答して、第２の時変電気信号を生成する第２の素子と、
   前記バンド上に取り付けられ、前記第１の時変電気信号及び前記第２の時変電気信号を受信し、前記第１の時変電気信号及び前記第２の時変電気信号を処理して、回転速度を求めるプロセッサと、
   前記第１の時変電気信号及び前記第２の時変電気信号を受信し、前記第１の時変電気信号及び前記第２の時変電気信号のうちの少なくとも一部を消費して充電式電源を再充電すると共に、電力信号を生成する充電式電源とを備え、
   前記プロセッサは、前記電力信号を受信するために、前記充電式電源に接続され、
   前記第１の素子及び前記第２の素子は、概ね１８０度だけ離れて前記バンド上に取り付けられ、前記プロセッサは、前記第１の時変電気信号及び前記第２の時変電気信号を処理して、車輪が１８０度回転するのにかかる時間の長さを求める、回転センサ。
2. 前記回転速度を第２のプロセッサに送信する送信機をさらに備える、請求項１に記載の回転センサ。
3. 前記第１の素子及び前記第２の素子は圧電素子である、請求項１に記載の回転センサ。
4. 前記バンド上に取り付けられ、前記回転運動に応答して、第３の時変電気信号を生成する第３の素子と、前記バンド上に取り付けられ、前記回転運動に応答して、第４の時変電気信号を生成する第４の素子とをさらに備え、前記プロセッサは、前記第３の時変電気信号及び前記第４の時変電気信号を受信し、前記第３の時変電気信号及び前記第４の時変電気信号を処理して、前記回転速度を求める、請求項１に記載の回転センサ。
5. 前記第１の素子及び前記第２の素子は概ね１８０度だけ離れて前記バンド上に取り付けられ、前記第３の素子は前記第１の素子から概ね９０度だけ離れて、且つ前記第２の素子から概ね９０度だけ離れて前記バンド上に取り付けられ、前記第４の素子は前記第１の素子から概ね９０度だけ離れて、且つ前記第２の素子から概ね９０度だけ離れて、且つ前記第３の素子から概ね１８０度だけ離れて前記バンド上に取り付けられ、前記プロセッサは、前記第１の時変電気信号及び前記第２の時変電気信号、並びに前記第３の時変電気信号及び前記第４の時変電気信号を処理して、前記回転速度を求める、請求項４に記載の回転センサ。
6. 前記プロセッサは、前記第１の時変電気信号及び前記第２の時変電気信号、並びに前記第３の時変電気信号及び前記第４の時変電気信号を処理して、前記車輪の加速の発生を特定する、請求項５に記載の回転センサ。
7. 前記プロセッサは、前記第１の時変電気信号及び前記第２の時変電気信号、並びに前記第３の時変電気信号及び前記第４の時変電気信号を処理して、前記車輪の加速に起因して該車輪に作用する力の発生を特定する、請求項５に記載の回転センサ。
8. 前記充電式電源は、前記第１の時変電気信号及び前記第２の時変電気信号、並びに前記第３の時変電気信号及び前記第４の時変電気信号を受信し、前記第１の時変電気信号及び前記第２の時変電気信号、前記第３の時変電気信号及び前記第４の時変電気信号のうちの少なくとも一部を消費して、前記充電式電源を再充電する、請求項４に記載の回転センサ。
9. 車両の車輪の回転速度を求めるための回転検知システムであって、該回転検知システムは、
   前記車両に対して回転する車輪であって、該車輪は、
   内側表面及び外側表面を有する概ね円筒形の形状を成すリムであって、該リムは概ね円形の断面エリアを有し、該リムは該概ね円形の断面エリアの概ね中心を通り抜ける軸を中心にして回転するように動作する、リムと、
   前記リムを包囲するタイヤであって、該タイヤと前記リムはその間に気密空間を形成する、タイヤとを備える、車輪と、
   前記リムの前記外側表面に結合され、前記気密空間内に配置される回転センサであって、該回転センサは、
   前記リムの前記外側表面上に配置され、前記車輪が回転するのに応じて、第１の時変電気信号を生成する第１の素子と、
   前記第１の素子の概ね反対側の前記リムの前記外側表面上に配置され、前記車輪が回転するのに応じて、第２の時変電気信号を生成する第２の素子と、
   前記第１の時変電気信号及び前記第２の時変電気信号を受信するプロセッサであって、該プロセッサは、前記第１の時変電気信号及び前記第２の時変電気信号を処理して、前記回転速度を求める、プロセッサと、
   前記プロセッサに電力を与え、前記第１の時変電気信号及び前記第２の時変電気信号を受信して、充電式電源を再充電する、充電式電源とを備える、回転センサとを備え、
   前記第１の素子及び前記第２の素子は、概ね１８０度だけ離れて前記リム上に取り付けられ、前記プロセッサは、前記第１の時変電気信号及び前記第２の時変電気信号を処理して、車輪が１８０度回転するのにかかる時間の長さを求める、回転検知システム。
10. 前記回転速度を車両制御ユニットに送信する送信機をさらに備える、請求項９に記載の回転検知システム。
11. 前記第１の素子、前記第２の素子、前記プロセッサ及び前記充電式電源は、前記車輪の前記リムの周囲に合うように構成されるバンド上に取り付けられ、該バンドは、前記リムの前記外側表面に取外し可能に取り付けられる、請求項９に記載の回転検知システム。
12. 前記第１の素子及び前記第２の素子は圧電素子である、請求項９に記載の回転検知システム。
13. 前記第１の素子と前記第２の素子との間の前記リムの前記外側表面上に配置され、前記車輪が回転するのに応じて、第３の時変電気信号を生成する第３の素子と、
    前記第３の素子の概ね反対側の前記リムの前記外側表面上に配置され、前記車輪が回転するのに応じて、第４の時変電気信号を生成する第４の素子とをさらに備え、
    前記プロセッサは、前記第３の時変電気信号及び前記第４の時変電気信号を受信し、該第３の時変電気信号及び該第４の時変電気信号を処理して、前記回転速度を求める、請求項９に記載の回転検知システム。
14. 前記充電式電源は、前記第３の時変電気信号及び前記第４の時変電気信号のうちの少なくとも一方を受信して、前記充電式電源を再充電する、請求項１３に記載の回転検知システム。
15. 前記プロセッサは、前記第１の時変電気信号及び前記第２の時変電気信号、並びに前記第３の時変電気信号及び前記第４の時変電気信号を処理して、水平方向及び垂直方向のうちの少なくとも一方における前記車輪の加速の発生を特定する、請求項１３に記載の回転検知システム。
16. 前記プロセッサは、前記第１の時変電気信号及び前記第２の時変電気信号、並びに前記第３の時変電気信号及び前記第４の時変電気信号を処理して、前記車輪の加速に起因して該車輪に作用する力の発生を特定する、請求項１３に記載の回転センサ。
17. 車両の車輪の角速度を検知する方法であって、
    前記車輪の回転に応答して、リムに取り付けられた第１の素子を用いて第１の時変信号を生成すること、
    前記車輪の前記回転に応答して第２の素子を用いて第２の時変信号を生成することであって、前記第２の素子は前記第１の素子から概ね１８０度だけ離れて前記リム上に取り付けられる、生成すること、
    前記第１の時変信号及び前記第２の時変信号のうちの少なくとも一方を充電式電源に与えることであって、該充電式電源を再充電する、与えること、
    前記第１の時変信号及び前記第２の時変信号をプロセッサに与えること、
    前記充電式電源から前記プロセッサに電力信号を与えること、及び
    前記第１の時変信号及び前記第２の時変信号を比較することであって、該第１の時変信号と該第２の時変信号との間の第１の差を求め、該第１の差は、前記車輪の回転速度を少なくとも部分的に指示する、比較することを含む、方法。
18. 請求項１７に記載の方法であって、
    前記車輪の前記回転に応答して第３の素子を用いて第３の時変信号を生成すること、
    前記車輪の前記回転に応答して第４の素子を用いて第４の時変信号を生成すること、
    前記第３の時変信号及び前記第４の時変信号のうちの少なくとも一方を前記充電式電源に与えることであって、該充電式電源を再充電する、与えること、
    前記第３の時変信号及び前記第４の時変信号をプロセッサに与えること、
    前記第３の時変信号及び前記第４の時変信号を比較することであって、該第３の時変信号と該第４の時変信号との間の第２の差を求め、該第２の差は、前記車輪の前記回転速度を少なくとも部分的に指示する、比較すること、及び
    前記第１の差及び前記第２の差を処理することによって前記車輪の前記回転速度を求めることを含む、請求項１７に記載の方法。

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